气体绝缘装备特高频局部放电监测的关键技术及其应用
简介:
本成果属于能源领域中的高电压与绝缘技术学科,在国家973计划、国家自然科学基金和重庆市科技攻关课题等项目支持下,完成了SF6气体绝缘装备(气体绝缘组合电器GIS,气体绝缘变压器GIT,气体绝缘管线GIL,气体绝缘断路器GCB等)特高频局部放电监测关键技术的研究,解决了反映设备出现绝缘故障的局部放电(PD)(重要指标之一)信号传感与提取、放电量定量与放电源定位等关键技术难题,研发出SF6气体绝缘装备绝缘状态监测系统并进行了推广应用。其主要创新为:
1.发明了特高频PD信号传感技术。发明了强电磁环境下采集微弱PD信号的超宽频带特高频复合天线传感器,创新了天线展频的附加阻抗匹配网络、多层屏蔽谐振、非中心点馈电、立体微带与喇叭复合结构等关键技术,研发的PD信号传感的特高频微带和横电磁波喇叭复合天线传感器检测频带达到超宽范围(相对带宽分别为25.6%),并可调节两个谐振点相对位置形成抑制窄带干扰的阻带,传感非平稳纳秒级陡脉冲信号特性优良,解决了特高频PD监测中的首要技术难题。
2.发明了抑制强电磁干扰技术。创新了复小波(包)变换抑制复杂强电磁干扰的方法与关键技术,率先提出用于复小波(包)变换的复阈值算法及选取原则,构建出去噪最优复合信息WTRIn序列,解决了高电压强电磁环境下PD监测中的白噪声、电晕脉冲和随机混频窄带等干扰信号的抑制难题,建立了PD监测中抑制强电磁干扰效果的综合评价方法。
3.发明了基于传感器阵列的泰勒遗传PD源定位技术。创新了多样本非平稳脉冲信号的能量相关搜索提取时间差算法,将定位双曲面方程进行泰勒优化,用遗传算法全局搜索PD源的最大概率位置,利用传感器阵列多样本冗余数据融合技术和多样本逐次逼近法不断修正定位结果,使定位时间误差为皮秒级,距离误差在厘米级。
4.发明了特高频PD量大小的标定方法。创立了时频域等效测试PD定量标定方法,揭示了PD波形参量与PD量之间的内在关联,获取了特高频PD检测点处的波形直接标定放电量的关系曲线及经验解析表达式,发明了实验室和现场人工注入PD波形与真实PD波形的时频域等效性定量技术。
成果获10项发明专利,发表高水平SCI、EI论文213篇,被国内外同行他引2012次。中国科学院程时杰院士、中国工程院李立浧和杨士中院士等多名同行专家对本成果的创新性做出了高度的科学评价。研究成果获2014年国家技术发明二等奖。